Título

ESTUDO EXPERIMENTAL E NUMÉRICO DO GRADIENTE DE TEMPERATURA EM UM CILINDRO DE LAMINAÇÃO INSTRUMENTADO

NUMERICAL AND EXPERIMENTAL STUDY OF THE TEMPERATURE GRADIENT IN AN INSTRUMENTED ROLLING ROLL

Autoria

Franco, Ediguer Enrique; Gómez, Adriana; Lima, Luiz Gustavo; Villabón, Leonardo; Santos, Cláudio Eduardo Rocha dos; Sinatora, Amilton

DOI

10.5151/2594-5297-0083

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Resumo

Neste trabalho estudou-se o gradiente radial de temperatura de um cilindro de laminação em um laminador piloto nas condições, em funcionamento e simulando um acidente denominado “parada de chapa”. Este estudo objetivou validar a simulação feita por elementos finitos bem como um modelo analítico. Foi instrumentado um cilindro de laminação de 250 mm de diâmetro, com dois termopares de rápida resposta a 1.8 e 2.8 mm de profundidade a partir da superfície. Este arranjo experimental permitiu a determinação de temperaturas, em função do tempo na laminação, bem como em um experimento de parada de chapa por 34,5 s nas condições de laminação. O acidente de parada de chapa foi simulado usando um software comercial de elementos finitos e um modelo analítico de transferência de calor foi utilizado para estimar o gradiente de temperatura no interior do mesmo nesta condição. Foram obtidas curvas que mostram a evolução da temperatura do cilindro, em trabalho e com parada de chapa. Os modelos analítico e numérico ajustaram-se entre si bem como com os resultados experimentais da parada de chapa. O valor máximo de 370°C no teste da parada de chapa foi explicado pela presença da camada de carepa. Foi determinada a temperatura na superfície e nos demais pontos do raio do cilindro. Com os resultados experimentais foi possível ajustar o modelo por elementos finitos e com este modelo espera-se prever temperaturas ao longo do raio de outros cilindros em outras condições de laminação.

 

The radial temperature gradient of a work roll was studied in an experimental rolling mill during hot rolling and in a “stopped slab” test. The main of this study was to validate both the finite elements simulation and an analytical model. A work roll with diameter 250 mm was instrumented with two thermocouples of fast response which were placed at 1.8 mm and 2.8 mm beneath the surface. This experimental arrangement made possible to determinate the temperature based on time, in the hot- rolling process and in the stopped slab test during 34.5 s in the hot-rolling conditions. The process of stopped slab was simulated by using a commercial finite elements software. An analytical model for heat transfer was used in order to estimate the temperature gradient within the roll in the stopped slab condition. Graphics showing the evolution of temperature within the roll during work and stopped slab conditions were obtained. A good fit was found between the numerical and the analytical model, as well as with the experimental results of the test with the stopped slab. The maximum value of 375°C in the stopped slab test was explained due to presence of surface oxide. The temperatures at the surface and through the radius roll were determined. The finite elements model was fitted by using the experimental results, it is hoped to use this model to predict radial temperatures of other rolls and when using others hot rolling conditions.

Palavras-chave

Laminação; Gradiente de temperatura; Modelação.

Hot rolling; Temperature gradient; Modelation.